Vorrichtung zum Bestimmen der Sättigungstemperatur von Dampf
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Sättigungstemperatur von Dampf, insbesondere in Dampfkraftanlagen.
Da der Dampf in derartigen Anlagen, also beispielsweise in Dampfmaschinen oder Dampfturbinen meistens im überhitzten Zustand verwendet wird, ist es für den Betrieb der Anlage wichtig, den Grad der Überhitzung zu kennen. Hierzu wird die tatsächliche Temperatur des überhitzten Dampfes gemessen und von dem so ermittelten Wert die Temperatur des Sattdampfes, also des beim herrschenden Druck mit flüssigem Wasser im Gleichgewicht stehenden Dampfes abgezogen. Die Sättigungstemperatur kann beispielsweise anschliessend an eine Druckmessung aus einem Diagramm oder einer Tabelle ermittelt werden. Dieses Verfahren ist aber umständlich und zeitraubend, so dass der Wunsch besteht, die Sättigungstemperatur eines Dampfes bei jedem beliebigen Druck unmittelbar messen zu können.
Eine hierzu geeignete Vorrichtung besteht erfindungsgemäss aus einem gegen die Umgebung thermisch nicht isolierten Gehäuse, einem für die Einleitung des Dampfes in dieses Gehäuse bestimmten Steigrohr, welches durch den Boden des Gehäuses in dessen Innenraum hineinragt und in geringem Abstand vom Boden eine Überlaufkante für den Rückfluss von im Gehäuse gebildetem Kondensat aufweist, sowie einer oder mehreren von aussen in das Gehäuse hineinragenden, Temperaturfühler tragenden Hülsen, die so angebracht sind, dass deren Enden wenig oberhalb der Überlaufkante des Steigrohres liegen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt.
Die Messstelle 1 sei beispielsweise das Dampfabführungsrohr einer Überhitzeranlage oder auch das Dampfeinlassrohr einer Turbine, einer Kolbendampfmaschine oder dergl. Durch die Wand 2, die mit einer Isolierung 3 bedeckt ist, führt ein druckfestes Steigrohr 4, das durch Schweissstellen 5 und 6 mit dieser verbunden ist. Das Steigrohr 4 ragt durch den Boden 7 eines gegen die Umgebung thermisch nicht-isolierten Gehäuses 8 bis in dessen Innenraum hinein. Mit dem Boden 7 ist das Steigrohr 4 durch Schweissstellen 9 druckdicht verbunden. Das obere Teil des Steigrohres 4 ist weit in das Gehäuse 8 hineingeführt, so dass der ausströmende Dampf unmittelbar gegen die Decke 10 des Gehäuses 8 strömt. Da die Gehäusewand mit der Aussenluft unmittelbar in Verbindung steht, kondensiert an ihr der einströmende Wasserdampf, und das Kondensat 11 sammelt sich am Boden des Gehäuses an.
Das in das Gehäuse 8 hineinragende Ende des Steigrohres 4 ist mit einem von dessen Stirnseite ausgehenden, in axialer Richtung des Rohres verlaufenden Schlitz 13 versehen, dessen unterer Rand in geringem Abstand 12 vom Boden 7 einen Überlauf für den Rückfluss des Kondensates bildet.
Statt durch den Schlitz 13 kann der Überlauf auch auf andere Weise gebildet sein. Es ist beispielsweise möglich, eine oder mehrere über den Umfang des Steigrohres verteilte Bohrungen anzubringen. Schliesslich ist es auch möglich das Steigrohr von der Stirn seite her abzuschrägen, so dass das Kondensat über den unteren Rand des Schrägabschnittes in das Steigrohr abfliessen kann.
In symmetrischer Lage zum Steigrohr 4 ragen zwei Hülsen 14 in das Gehäuse 8 hinein in der Weise, dass deren Enden 15 wenig oberhalb der Überlaufkante des Steigrohres 4 liegen. Im Innern dieser Hülsen 14 befinden sich in der Zeichnung nicht dargestellte Temperaturfühler, also etwa Widerstandsthermometer, Thermoelemente oder dergl. Der Schlitz 13 liegt in der Symmetrieebene, und die Fühlerenden 15 der Hülsen 14 befinden sich knapp oberhalb des Kondensatspiegels, tauchen jedoch nicht in das Kondensat 11 ein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Fühlerenden weder vom einströmenden Dampf überhitzt noch vom Kondensat unterkühlt werden.
Um die Kühlwirkung der Wand des Gehäuses 8 zu erhöhen, ist dieses mit Kühlrippen 16 versehen, die z.B. auf dem Gehäuse 8 aufgeschrumpft oder gegebenenfalls auch aufgeschweisst sein können. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Gehäuse 8 durch ein liegendes, an beiden Enden geschlossenes Rohr stück gebildet ist. Um zu vermeiden, dass das in die Anlage zurückfliessende Kondensat gegen die heissen Teile der Anlage spritzt und dort Temperaturschocks herbei- führt, ist das Steigrohr 4 an seinem vom Gehäuse 8 ab gewandten Ende 17 verschlossen und weist seitlich öff- nungen 18 auf. Diese öffnungen sind vorzugsweise so an geordnet, dass sie mit der Strömungsrichtung des über hitzten Dampfes einen Winkel von etwa 450 bzw. 1200 bilden, um eine Verfälschung durch Druckanstau oder -senkung zu vermeiden.
Die praktische Erfahrung mit der beschriebenen Vor richtung hat gezeigt, dass die gemessenen Werte sehr gut mit den theoretischen Werten übereinstimmen und in der
Regel von diesen um nur weniger als 10 C abweichen.
DerVorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass dieMesswerte bei Verwendung von Widerstandsthermometern, Thermoelementen oder dergl. als elektrische Grössen anfallen, so dass sie unmittelbar auf ein Messinstrument ge geben werden können, aber auch als Steuergrösse für
Entwässerungseinrichtungen, Regler oder automatische
Schalteinrichtungen, z.B. für Anfahrautomatiken, zu ver wenden sind. Anstelle eines der Thermometer kann auch ein Federmanometer oder dergl. eingeführt werden, so dass zusätzlich auch noch mechanische Stellgrössen erhalten werden.
Device for determining the saturation temperature of steam
The invention relates to a device for determining the saturation temperature of steam, in particular in steam power plants.
Since the steam in such systems, for example in steam engines or steam turbines, is mostly used in an overheated state, it is important to know the degree of overheating in order to operate the system. For this purpose, the actual temperature of the superheated steam is measured and the temperature of the saturated steam, i.e. the steam that is in equilibrium with liquid water at the prevailing pressure, is subtracted from the value determined in this way. The saturation temperature can, for example, be determined following a pressure measurement from a diagram or a table. However, this method is cumbersome and time-consuming, so that there is a desire to be able to measure the saturation temperature of a steam directly at any pressure.
A device suitable for this purpose consists according to the invention of a housing that is not thermally insulated from the environment, a riser pipe intended for the introduction of the steam into this housing, which protrudes through the bottom of the housing into its interior and at a short distance from the bottom an overflow edge for the backflow of has condensate formed in the housing, as well as one or more sleeves protruding from the outside into the housing, carrying temperature sensors, which are attached so that their ends are slightly above the overflow edge of the riser pipe.
An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the drawing.
The measuring point 1 is, for example, the steam discharge pipe of a superheater system or the steam inlet pipe of a turbine, a piston steam engine or the like . The riser pipe 4 protrudes through the bottom 7 of a housing 8 which is not thermally insulated from the environment and extends into the interior thereof. The riser pipe 4 is connected to the base 7 in a pressure-tight manner by welding points 9. The upper part of the riser pipe 4 is led far into the housing 8, so that the steam flowing out flows directly against the ceiling 10 of the housing 8. Since the housing wall is in direct contact with the outside air, the inflowing water vapor condenses on it and the condensate 11 collects on the bottom of the housing.
The end of the riser pipe 4 protruding into the housing 8 is provided with a slot 13 extending from its end face and running in the axial direction of the pipe, the lower edge of which at a small distance 12 from the bottom 7 forms an overflow for the backflow of the condensate.
Instead of the slot 13, the overflow can also be formed in another way. It is for example possible to make one or more bores distributed over the circumference of the riser pipe. Finally, it is also possible to bevel the riser pipe from the front side so that the condensate can flow off into the riser pipe via the lower edge of the inclined section.
In a symmetrical position in relation to the riser pipe 4, two sleeves 14 protrude into the housing 8 in such a way that their ends 15 are slightly above the overflow edge of the riser pipe 4. Inside these sleeves 14 are temperature sensors not shown in the drawing, such as resistance thermometers, thermocouples or the like. The slot 13 lies in the plane of symmetry, and the sensor ends 15 of the sleeves 14 are just above the condensate level, but do not dip into the condensate 11 a. This ensures that the sensor ends are neither overheated by the incoming steam nor undercooled by the condensate.
In order to increase the cooling effect of the wall of the housing 8, this is provided with cooling fins 16, which e.g. can be shrunk onto the housing 8 or optionally also welded on. It has been found to be particularly advantageous if the housing 8 is formed by a piece of horizontal pipe that is closed at both ends. In order to prevent the condensate flowing back into the system from splashing against the hot parts of the system and causing temperature shocks there, the riser pipe 4 is closed at its end 17 facing away from the housing 8 and has openings 18 on the side. These openings are preferably arranged in such a way that they form an angle of approximately 450 or 1200 with the direction of flow of the superheated steam in order to avoid corruption due to pressure build-up or pressure reduction.
Practical experience with the device described has shown that the measured values agree very well with the theoretical values and in the
Usually deviate from these by only less than 10 C.
The advantage of this device is that when resistance thermometers, thermocouples or the like are used, the measured values are generated as electrical variables so that they can be given directly to a measuring instrument, but also as a control variable for
Drainage devices, regulators or automatic
Switching devices, e.g. for automatic start-up, are to be used. Instead of one of the thermometers, a spring pressure gauge or the like can also be inserted so that mechanical manipulated variables can also be obtained.